Escola Superior de Tecnologia Instituto Politécnico de Setúbal

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1 Escola Superior de Tecnologia Instituto Politécnico de Setúbal Departamento de Engenharia Electrotécnica SISTEMAS DIGITAIS Enunciados de Laboratório José Sousa / João Beirante /02

2 Sumário Trabalho 1 - Operações Lógicas....2 Trabalho 2 - Implementação de Funções Lógicas....4 Trabalho 3 - Somador Inteiro e Somador/Comparador....5 Trabalho 4 - Descodificação, Codificação e Multiplexagem....7 Trabalho 5 -Latches Vs Flip-Flops....8 Trabalho 6 - Multivibradores Integrados Trabalho 7 - Contadores EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 1

3 Trabalho 1 - Operações Lógicas. I Utilizando o componente 74LS04 execute as seguintes montagens e identifique a propriedade apresentada na segunda montagem: S=A_L A S Z 0 1 Z= II Utilizando o componente 74LS08 execute as seguintes montagens e identifique a propriedade apresentada na segunda montagem: A B S 0 0 S=(A.B)_H C_H Z=(A.B.C)_H III Utilizando o componente 74LS32 execute as seguintes montagens e identifique a propriedade apresentada na segunda montagem: C_H S=(A+B)_H Z=(A+B+C)_H A B C Z A B S A B C Z EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 2

4 Trabalho 1 - Operações Lógicas. IV Utilizando os componentes 74LS00 e 74LS02 execute as seguintes montagens e identifique as respectivas funções lógicas: S=(A.B)_L S=(A+B)_L A B S A B S V Faça as duas montagens e conclua qual a relação entre as saídas S e Z. S=(A.B)_L A B S Z Z=A_L+B_L VI Faça as duas montagens e conclua qual a relação entre as saídas S e Z. S=(A+B)_L A B S Z Z=A_L.B_L EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 3

5 Trabalho 2 - Implementação de Funções Lógicas. I Dada a seguinte função: f( A, B, C) ABC ABC AB C a) Simplifique-a algebricamente e implemente-a usando apenas AND's, OR's e NOT s. b) A partir da função simplificada, altere-a de forma adequada a ser implementada usando apenas NOR's. c) Monte o circuito da alinha b) e verifique a tabela de verdade da função. II Realize um circuito combinatório com quatro variáveis de entrada: C, B e A Representam um número de 0 a 7, em código binário, em que A é a variável de menor peso. D Variável de selecção. A variável D escolhe qual é a operação a realizar sobre o número binário x definido por C, B e A : D = 1 Calcula Int ( x ) D = 0 Calcula Int ( x 2 ) em que Int ( y) é o maior inteiro menor ou igual a y. Exemplos: Entradas Saídas D C B A G F E Cálculo de Int ( 42 ) Cálculo de Int ( 3 ) Simplifique as funções e implemente-as com portas lógicas AND, OR e NOT. O resultado deve ser mostrado nas saídas disponíveis da base de trabalho. EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 4

6 Trabalho 3 - Somador Inteiro e Somador/Comparador. I Somador Inteiro: O Somador Inteiro já leva em consideração a existência de um possível transporte da soma de dois bits anteriores. a) Utilizando ANDs, ORs e NOTs, implemente um circuito que realize a adição de três bits A, B e C (C = transporte anterior). b) Realize o circuito seguinte e compare com o circuito da alínea anterior sob os pontos de vista funcional, temporal e do hardware utilizado. A i B i Semi Somador 1 S C Semi Somador 2 S C S i+1 C i C i+1 II Um comparador digital é um dispositivo cujas saídas representam a relação que existe entre duas grandezas binárias. O 74LS85 é um circuito comparador de 4 bits cujas saídas representam (P<Q), (P=Q), (P>Q) em que P e Q são dois números binários com 4 bits. Aplicação prática do comparador. Monte o seguinte circuito: 74LS85 P 3 Q 3 P 2 P 3 Q 3 P 2 Bits mais sigificativos Q 2 NC NC NC NC +5V Q 2 P 1 Q 1 P 0 Q 0 P<Q P=Q P>Q Bits menos sigificativos Saídas P<Q P=Q P>Q EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 5

7 a) Complete a seguinte tabela. Que conclui? Entradas Saídas P 3 Q 3 P 2 Q 2 P<Q P=Q P>Q P<Q P=Q P>Q EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 6

8 Trabalho 4 - Descodificação, Codificação e Multiplexagem. I Realização prática de um codificador com prioridades: a) Projecte um codificador com comando de habilitação (EN), duas entradas (A e B), duas saídas (X e Y) e ainda com sinalização de habilitação das saídas (EO) de acordo com a seguinte tabela e diagrama de bloco: COD EN A B X Y EO A L X X L L L X B H X H H L H Y H H L L H H H L L L L H EN EO Considere que P(A) < P(B), em que P(X) representa a prioridade da variável de entrada X. Utilize o menor número possível de circuitos integrados. b) Exemplifique o funcionamento do circuito através de um diagrama temporal apropriado em que se dê ênfase à funcionalidade da entrada EN e da saída EO. II Construção de um Multiplexer: a) Sabendo que o circuito (Multiplexer ou SELECTOR DE DADOS) da figura junta permite, por conveniente selecção das variáveis de controle S 1 e S 0, seleccionar uma e uma só das entradas A, B, C ou D para a saída Z, projecte o conteúdo da caixa. S 1 S 0 A B C D MUX b) Com o Multiplexer implementado no problema anterior, realize a seguinte função lógica: f ( A, B, C) AB ABC A C Z EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 7

9 Trabalho 5 - Latches Vs Flip-Flops. I Monte o seguinte circuito (Latch SR): S L Q H R L Q L a) Complete o seguinte diagrama temporal: S_L R_L Q_H Q_L b) Pela observação do diagrama temporal é possível afirmar que este circuito não é combinatório. Porquê? c) Este circuito é capaz de memorizar a informação presente nas suas entradas. Porquê? d) Em que situação não se pode prever o estado seguinte? Justifique. EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 8

10 II Monte o Flip-Flop Master-Slave tal como indicado: S_H CK_L R_H Q _H Q _L Q_H Q_L a) Complete o seguinte diagrama temporal: S_H R_H CK_L Q'_H Q'_L Q_H Q_L b) Diga como se deve actuar sobre as entradas para que os valores aplicados a S e a R se propaguem até às saídas. c) Quando se efectua a passagem sinalizada com o resultado final será sempre previsível? Justifique. EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 9

11 Trabalho 6 - Multivibradores Integrados. I Circuito Temporizador 555: a) Utilizando a aplicação típica indicada nas especificações do fabricante para o 555 como monoestável, dimensione o circuito para produzir impulsos de duração aproximada de 10 ms. Aplicando um sinal digital de frequência apropriada na entrada do circuito, registe e explique as formas de onda obtidas na entrada e na saída do circuito e no condensador. b) Utilizando a aplicação típica indicada nas especificações do fabricante para o 555 como astável, dimensione o circuito para produzir um sinal de relógio com frequência aproximada a 10KHz. Registe e explique as formas de onda obtidas na saída do circuito e no condensador. EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 10

12 Trabalho 7 - Contadores. I Utilizando Flip-Flops Master-Slave 74LS76, implemente: a) Um contador binário assíncrono com módulo 16. b) Um contador binário síncrono com módulo 16. II Transforme o módulo de contagem do circuito anterior (alínea b) para módulo 9, sem para isso alterar as ligações já feitas entre os Flip-Flops. Faça essa alteração não impedindo o aparecimento do estado instável 9, ou seja, a contagem deve ser: 0,1,2,...,7,8,(9),0,1,2,...,7,8,(9),0,1,2,... III Utilizando dois contadores integrados 74LS161 montados de modo a terem módulos de contagem diferentes (por exemplo 10 e 16) verifique qual o módulo de contagem e a evolução da sequência de contagem, para as seguintes ligações entre eles: a) Ligação síncrona. b) Ligação assíncrona. EST/IPS - Escola Superior de Tecnologia de Setúbal 11